CN112658664A - 一种煤矿钻杆自动连接装置和自动连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿钻杆自动连接装置和自动连接方法，属于煤矿钻杆检测技术领域，煤矿钻杆自动连接装置包括设置在支架上的导料槽，导料槽的后端设有能够推动位于导料槽内的待装钻杆沿导料槽移动的推料机构，导料槽的前端设有紧扣***，紧扣***包括沿导料槽长度方向设置的滑轨，滑轨上滑动连接有托板，托板连接有可使其沿滑轨运动的托板驱动装置；托板驱动装置为由丝杆驱动装置驱动的丝杆螺母副，托板上设有其夹持中心与位于导料槽内的待装钻杆同轴的卡盘，卡盘连接有能够使其绕其夹持中心旋转的旋转驱动装置；卡盘远离导料槽的一侧设有其夹持中心与卡盘夹持中心同轴的夹持器，夹持器设置在支架上。本发明实现了钻杆的自动连接。

Description

一种煤矿钻杆自动连接装置和自动连接方法

技术领域

本发明属于煤矿钻杆检测技术领域，涉及一种煤矿钻杆自动连接装置和自动连接方法。

背景技术

近年来，随着矿井钻探工艺要求的提高，对钻杆连接后的整体性能有了更为严格的要求。因此，很多钻杆在出厂前必须将钻杆连接到一定长度，然后进行检验，如定向钻杆需要连接一定长度，然后对钻杆进行整体水压测试。然而钻杆的需求量巨大，因此导致钻杆连接的工作量巨大。然而目前国内还是采用传统“肩扛手拧”方法进行连接并拧紧，需要4个工人配合上扣，并用大扳手进行拧紧钻杆，上扣、紧扣作业无扭矩监测。由于只能依靠现场人员的经验进行判断，造成了大量螺纹的刮伤。这样的连接方式不但造成大量的资源浪费，而且浪费大量的劳动力，影响了生产效率，使生产成本大幅提高，不能满足大规模生产的要求，不利于市场竞争和企业的未来发展。因此，发明一种煤矿钻杆自动连接装置及连接方法势在必行。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种煤矿钻杆自动连接装置和自动连接方法，以实现钻杆的自动连接。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿钻杆自动连接装置，包括设置在支架上的导料槽，导料槽的后端设有能够推动位于导料槽内的待装钻杆沿导料槽移动的推料机构，导料槽的前端设有紧扣***，紧扣***包括沿导料槽长度方向设置的滑轨，滑轨上滑动连接有托板，托板连接有可使其沿滑轨运动的托板驱动装置；托板驱动装置为由丝杆驱动装置驱动的丝杆螺母副，包括平行于导轨设置且转动连接在支架上的丝杆，丝杆的一端连接有丝杆驱动装置，托板螺纹连接在丝杆上以与其形成丝杆螺母副；托板上设有其夹持中心与位于导料槽内的待装钻杆同轴的卡盘，卡盘连接有能够使其绕其夹持中心旋转的旋转驱动装置；卡盘远离导料槽的一侧设有其夹持中心与卡盘夹持中心同轴的夹持器，夹持器设置在支架上。

可选地，还包括能够自动向导料槽内添加钻杆的自动上料机构。

可选地，所述自动上料机构包括斜式运输梯，斜式运输梯包括设置在导料槽一侧的运输梯本体，运输梯本体的顶端具有倾斜面，且靠近导料槽的一侧低于远离导料槽的一侧以使其与导料槽的外侧面形成V型结构，V型结构仅能容纳一根钻杆；运输梯本体连接有能够使其沿竖直方向运动的举升装置，以使位于V型结构内的钻杆在重力作用下能够落入导料槽；运输梯本体远离导料槽的一侧设有钻杆箱，钻杆箱朝向运输梯本体的一侧敞开，其底部呈倾斜设置且靠近运输梯本体的一侧低于远离运输梯本体的一侧，以使其内的钻杆可在重力的作用下自动落至V型结构内。

可选地，还包括与丝杆和丝杆驱动装置相连的扭矩限制器。

可选地，所述旋转驱动装置为液压马达，液压马达连接有溢流阀，以使旋转驱动装置作用于卡盘上的最大扭矩不大于螺纹的预紧力矩。

可选地，所述紧扣***还包括与卡盘连接的用于测试卡盘转速的测速装置，测速装置为盘齿测速。

可选地，还包括与推料机构和紧扣***相连的控制***。

一种煤矿钻杆自动连接方法，提供上述所述的煤矿钻杆自动连接装置，将待装钻杆沿其轴向运动的行程顺次分为夹持行程L1、快速行程L2和上扣行程L3，L1为待装钻杆由导料槽进入设置在托板上的卡盘内的轴向行程，L2为待装钻杆随托板开始一起运动至与前端钻杆接触的轴向行程，L3为待装钻杆随卡盘开始一起旋转至与前端钻杆完成螺纹连接的轴向行程；L1和L2为快速行程，L3为慢速行程；待装钻杆随托板进入L3阶段，当出现包括丝杆旋转的阻力增大至预设值或触发极端条件下的保护开关时，卡盘和丝杆驱动装置快速反转以使待装钻杆与前端钻杆脱开，直到托板完全退出行程L3，然后卡盘和丝杆驱动装置再次正转以实现待装钻杆与前端钻杆的螺纹连接。

可选地，L3阶段包括

调速：调节卡盘和丝杆驱动装置的速度，使其按丝杆转速与卡盘转速比

的速度正转，其中，P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

连接：调速完成后丝杆与卡盘按转速比k运动，直至待装钻杆的转矩达到预紧值时，待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位，卡盘和丝杆驱动装置停止转动；

复位：待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位后，卡盘停止转动后松开钻杆，卡盘随托板快速退到L1。

可选地，调速包括以下步骤：

S1托板进入L3阶段，卡盘开始正转，测出卡盘的转角θ₁，托板以固定比值k的相应速度向前推进，其中

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

S2判断卡盘的转角θ₁和对应时间内用于驱动丝杆螺母副运动的丝杆驱动装置的转角θ₂是否满足公式：

θ₂＝kθ₁

式中：θ₁为卡盘转角，θ₂为丝杆驱动装置转角，

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

若满足公式θ₂＝kθ₁，托板保持对应关系前进，直到卡盘停止转动；反之，卡盘和丝杆驱动装置快速反转，直到托板完全退出行程L3，然后顺次执行S1、S2直至待装钻杆与前端钻杆完成螺纹连接，卡盘停止转动。

本发明的有益效果在于：通过钻杆箱和斜式运输梯与举升装置的运动配合，实现了钻杆的自动转运；在紧扣时通过对卡盘转速的监测并协调丝杆驱动装置的转速，精确控制托板前进速度和卡盘与的丝杆驱动装置的转速比，实现了钻杆螺纹的精准连接；通过将L1和L2设置为快速行程、将L3设置为慢速行程，提高了钻杆连接的效率；通过设置扭矩限制器，使得当出现包括丝杆旋转的阻力增大至预设值或触发极端条件下的保护开关时，丝杆与丝杆驱动装置之间不再有扭矩传递，保护了钻杆螺纹；通过将旋转驱动装置作用于卡盘上的最大扭矩设置为不大于螺纹的预紧力矩，进一步保护了钻杆螺纹，进而实现了钻杆连接的低误伤率；本发明实现了钻杆的自动转运的和自动紧扣，解决了现场工人劳动强度大、连接效率低、钻杆螺纹损伤严重的问题，不仅降低了钻杆连接的误伤率，提高了钻杆连接的效率，还极大地降低了劳动力成本。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明煤矿钻杆自动连接装置的结构示意图；

图2为本发明的紧扣***的结构示意图；

图3为本发明的斜式运输梯的结构示意图。

附图标记：夹持器101、卡盘102、托板103、测速转盘104、转速传感器105、减速箱106、机架107、扭矩限制器108、滚珠丝杆109、液压马达110、步进电机111、v型导槽201、转运槽202、转运槽外侧面203、液压推杆204、运输机架301、运输梯302、举升液压缸303、导向槽304、倾斜面305、斜式运输梯右侧面306、钻杆箱401。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参阅图1～图3，一种煤矿钻杆自动连接装置，包括设置在支架上的导料槽，导料槽的后端设有能够推动位于导料槽内的待装钻杆沿导料槽移动的推料机构，导料槽的前端设有紧扣***，紧扣***包括沿导料槽长度方向设置的滑轨，滑轨上滑动连接有托板103，托板103连接有可使其沿滑轨运动的托板103驱动装置；托板103驱动装置为由丝杆驱动装置驱动的丝杆螺母副，包括平行于导轨设置且转动连接在支架上的丝杆，丝杆的一端连接有丝杆驱动装置，托板103螺纹连接在丝杆上以与其形成丝杆螺母副；丝杆驱动装置优选电机；托板103上设有夹持中心与位于导料槽内的待装钻杆同轴的卡盘102，卡盘102连接有能够使其绕其夹持中心旋转的旋转驱动装置；卡盘102远离导料槽的一侧设有其夹持中心与卡盘夹持中心同轴的夹持器101，夹持器101设置在支架上。

本发明还包括能够自动向导料槽内添加钻杆的自动上料机构。自动上料机构包括斜式运输梯302，斜式运输梯302包括设置在导料槽一侧的运输梯本体，运输梯本体的顶端具有倾斜面305，且靠近导料槽的一侧低于远离导料槽的一侧以使其与导料槽的外侧面形成V型结构，V型结构仅能容纳一根钻杆；运输梯本体连接有能够使运输梯本体沿竖直方向运动的举升装置，以使位于V型结构内的钻杆在重力作用下能够落入导料槽；运输梯本体远离导料槽的一侧设有钻杆箱401，钻杆箱401朝向运输梯本体的一侧敞开，其底部呈倾斜设置且靠近运输梯本体的一侧低于远离运输梯本体的一侧，以使其内的钻杆可在重力的作用下自动落至V型结构内。

本发明的托板103驱动装置可为由电机驱动的丝杆螺母副，包括平行于导轨设置且转动连接在支架上的丝杆，丝杆的一端连接有电机，托板103螺纹连接在丝杆上以与其形成丝杆螺母副。

优选地，紧扣***还包括与卡盘102连接的用于测试卡盘102转速的测速装置，测速装置为编码器或盘齿测速。

优选地，还包括与自动上料机构、推料机构和紧扣***均相连的控制***，在自动上料机构完成上料后，控制***控制推料机构和紧扣***实现钻杆的自动上扣和紧扣，可实现各执行机构的快速衔接，提高了钻杆连接效率。在紧扣时，通过控制***对卡盘转速的监测并协调丝杆驱动装置的转速，能够精确控制托板前进速度和卡盘与的丝杆驱动装置的转速比，实现了钻杆螺纹的精准连接。控制***可为工控机或PLC。

为了降低钻杆连接时螺纹的误伤率，本发明还包括与丝杆和丝杆驱动装置相连的扭矩限制器108，使得当出现包括丝杆旋转的阻力增大至预设值或触发极端条件下的保护开关时，丝杆与丝杆驱动装置之间不再有扭矩传递，保护了钻杆螺纹。

为了进一步包括钻杆螺纹，本发明的旋转驱动装置作用于卡盘上的最大扭矩不大于螺纹的预紧力矩，旋转驱动装置可为液压马达110，液压马达110连接有溢流阀，旋转驱动装置作用于卡盘102上的最大扭矩不大于螺纹的预紧力矩。

一种煤矿钻杆自动连接方法，提供上述所述的煤矿钻杆自动连接装置，将待装钻杆沿其轴向运动的行程顺次分为夹持行程L1、快速行程L2和上扣行程L3，L1为待装钻杆由导料槽进入设置在托板103上的卡盘102内的轴向行程，L2为待装钻杆随托板103开始一起运动至与前端钻杆接触的轴向行程，L3为待装钻杆随卡盘102开始一起旋转至与前端钻杆完成螺纹连接的轴向行程；L1和L2为快速行程，L3为慢速行程；待装钻杆随托板103进入L3阶段，当出现包括丝杆旋转的阻力增大至预设值或触发极端条件下的保护开关时，卡盘102和丝杆驱动装置快速反转以使待装钻杆与前端钻杆脱开，直到托板103完全退出行程L3，然后卡盘102和丝杆驱动装置再次正转以实现待装钻杆与前端钻杆的螺纹连接。

优选地，L3阶段包括

调速：调节卡盘102和丝杆驱动装置的速度，使其按丝杆转速与卡盘102转速比

的速度正转，其中，P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

连接：调速完成后丝杆与卡盘102按转速比k运动，直至待装钻杆的转矩达到预紧值时，待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位，卡盘102和丝杆驱动装置停止转动；

复位：待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位后，卡盘102停转并松开钻杆，卡盘102随托板103快速退到L1。

优选地，调速包括以下步骤：

S1托板103进入L3阶段，卡盘102开始正转，测出卡盘的转角θ₁，托板103以固定比值k的相应速度向前推进，其中

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

S2判断卡盘的转角θ₁和对应时间内用于驱动丝杆螺母副运动的丝杆驱动装置的转角θ₂是否满足公式：

θ₂＝kθ₁

式中：θ₁为卡盘转角，θ₂为丝杆驱动装置转角，

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

若满足公式θ₂＝kθ₁，托板103保持对应关系前进，直到卡盘102停止转动；反之，卡盘102和丝杆驱动装置快速反转，直到托板103完全退出行程L3，然后顺次执行S1、S2直至待装钻杆与前端钻杆完成螺纹连接，卡盘102停止转动。

实施例1

一种煤矿钻杆自动连接装置，包括钻杆转运***、紧扣***和控制***，控制***为PLC，钻杆转运***包括钻杆箱401、举升装置、斜式运输梯302、运输机架301、转运槽202、推料机构和导料槽，举升装置为举升液压缸303，推料机构为液压推杆204，导料槽为v型导槽201，钻杆箱401的内侧底部倾斜方向与运输梯本体的倾斜面305的倾斜方向一致，斜式运输梯302装入设置在运输机架301上的导向槽304中，在斜式运输梯302和运输机架301间设有举升液压缸303，举升液压缸303通过压环一端固定于运输机架301，一端固定于斜式运输梯302，举升液压缸303可带动斜式运输梯302上下运动，v型导槽201通过螺钉固定于转运槽202的中间，液压推杆204固定于转运槽202开口后端；

紧扣***包括丝杆驱动装置、扭矩限制器108、滚珠丝杆109、液压马达110、减速箱106、转速传感器105、卡盘102和夹持器101，丝杆驱动装置为步进电机111，步进电机111通过扭矩限制器108与滚珠丝杆109的螺杆连接，扭矩限制器108起保护丝杆和电机作用；在滚珠丝杆109的上方安装有托板103，托板103与滚珠丝杆109的螺母采用螺栓固定连接，托板103通过滑槽与机架107滑动连接，因此，托板103可在机架107上直线运动；托板103上方安装有减速箱106，减速箱106一端面通过螺栓连接液压马达110，另一端面安装有用于夹紧钻杆的卡盘102，卡盘102为液动卡盘，液压马达110通过减速箱106带动液动卡盘102一起转动；液动卡盘外端装有测速转盘104，在测速转盘104的正上端装有转速传感器105，转速传感器(105)通过检测测速转盘的齿数对液动卡盘的转角进行精准的监测，夹持器101固定于液动卡盘前方的机架107一端。

当斜式运输梯302在下极限位置时，钻杆箱401的底部内侧面高于斜式运输梯302，以使钻杆箱401中的钻杆在重力的作用下向下滚动，自动滚入斜式运输梯302的倾斜面305上。

位于斜式运梯顶部的倾斜面305的宽度只够容纳一根钻放置于上面，斜式运输梯302与钻杆接触端面为倾斜面305，倾斜面305的低面侧紧挨着运输机架301的端面，斜式运输梯302从下极限位置向上运动过程中，只能带走一根钻杆，斜式运输梯302在上极限位置时，倾斜面305的最低端高于转运槽202，以使当斜式运输梯302处于上极限位置时，钻杆自动滚入转运槽202中的v型导槽201上。

液压马达110的液压管线上设有溢流阀，通过液压油的最高压力限制，实现最大紧扣扭矩的限制。

托板103与机架107通过滑槽连接，因此托板103可在机架107上移动，托板103的全部行程为L，L可分为夹持行程L1，快速行程L2，上扣行程L3。

液动卡盘上设有测速转盘104，在上扣阶段将液动卡盘的转速与步进电机的转速控制为转速比为固定比k，k由连接螺纹的螺距确定，

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为滚珠丝杆螺纹。

在钻杆的转运过程中，将钻杆公头朝液动卡盘方向放置在钻杆箱401内，钻杆公头即钻杆外螺纹；由于钻杆箱401整体是向斜式运输梯302方向倾斜，因此在钻杆箱401中的钻杆具有向斜式运输梯302滚动的趋势，当斜式运输梯302的斜面低于钻杆箱401时，钻杆箱401中的钻杆自动滚入斜式运输梯302的倾斜面305，当斜式运输梯本体的倾斜面305高于钻杆箱401时，钻杆箱401中的钻杆被斜式运输梯右侧面306抵住，举升液压缸303带动斜式运输梯302向上运动，在斜式运输梯302向上运动的过程，斜式运输梯302的倾斜面305和转运槽外侧面203共同限制了钻杆的运动，因此钻杆只能被斜式运输梯302带动向上运动。

需要说明的是，斜式运输梯302的倾斜面305宽度只能容纳一根钻杆，因此斜式运输梯302在向上运动的过程中只能携带一根钻杆；

当斜式运输梯302的倾斜面305高于转运槽202高度时，由于钻杆失去了转运槽外侧面203的限制，钻杆自动滚入转运槽202中的v型导槽201中，举升液压缸303完成向上运动后PLC控制液压推杆204，推出钻杆到指定位置，即完成一根钻杆的转运，液压推杆204缩回，斜式运输梯302下降至初始状态。

本发明通过钻杆箱401和斜式运输梯302与举升装置的运动配合实现了钻杆的自动转运，紧扣时控制***对转速传感器105监测并协调电机转速，精确控制托板103前进速度卡盘与的丝杆驱动装置的转速比，实现了钻杆螺纹的精准连接。本发明通过自动化的钻杆转运和拧紧，实现了钻杆连接的高效率和低误伤率。

实施例2

一种煤矿钻杆自动连接方法，应用上述煤矿钻杆自动连接装置，包括以下步骤：

步骤1，液动卡盘夹持转运槽202送出钻杆，托板103以最快速度走完L1和L2，过程为：

托板103快速移动到L1，并以指定速度移动到指定位置，PLC控制液动卡盘102夹紧钻杆，拖板103以最快速度走完L1和L2。；

步骤2，托板103进入L3阶段，液动卡盘开始旋转，转速传感器105测出液动卡盘的准确转角θ₁，托板以固定比值k的相应速度向前推进，过程为：

步进电机111通过滚珠丝杆109带动托板103快速移动到L3，在L3中步进电机111根据液动卡盘102的转速调整转速，步进电机111转速始终与液动卡盘102的转速保持比值为k；

步骤3，判断液动卡盘转角θ₁和步进电机转角θ₂是否满足公式：

θ₂＝kθ₁

式中：θ₁为液动卡盘转角，θ₂为步进电机转角，

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为滚珠丝杆螺纹，若满足公式进行步骤5，否则进行步骤4，过程为：

螺纹正确连接时，液动卡盘102旋转并且托板103按照比值k前进，直到转矩达到预紧值，液压马达110泄压即完成钻杆的拧紧，PLC判断出已完成螺纹连接，执行步骤5；

当螺纹连接出现错误时，会有以下两种情况：

A.液动卡盘102旋转但托板103无法按照比值k前进，步进电机111无法调整到适合的转速，PLC判断出连接错误，执行步骤4；

B.当螺纹连接错误(例如螺纹出现卡死，托板无法前进，即丝杆旋转的阻力变大，到达一定值时扭矩限制器脱离)或触发极端情况下的保护开关(例如信号检测错误、螺纹拧紧后液动卡盘未能完全松开钻杆)时，PLC判断出连接错误，执行步骤4；

步骤4，液动卡盘和步进电机按照转速比k快速反转，直到托板103完全退出行程L3，转到步骤2；

步骤5，托板103保持对应关系前进，直到液动卡盘停止转动；

液动卡盘由液压马达驱动，由于液压马达的液压管线上并联了溢流阀，当液压马达到最大扭矩后，溢流阀泄压，液动卡盘(102)停止转动，因此液动卡盘(102)提供的最大转矩为预设定值，预设值根据螺纹的预紧力进行设置；

步骤6，PLC控制液动卡盘102松开钻杆，托板103快速退到L1，以设计速度走完L1；

步骤7，夹持器101松开，已连接好的钻杆前移动到指定位置，夹持器101夹紧，转到步骤1；

夹持行程L1为托板103靠近转运槽202送出钻杆的安全距离，到达L1后托板103减速运行到达预定位置，L1根据钻杆的送出长度进行设置；快速行程L2为转运槽202和夹持器101之间的安全距离，L2根据钻杆的送出长度和夹持器101夹持钻杆长度共同确定；上扣行程L3为准备上扣和上扣距离，由夹持器101夹持钻杆的长度和步进电机111的调节距离确定，在L3中步进电机转速和液动卡盘转速比为定值k。

本发明通过对卡盘102和托板103运动的精准控制，以及对卡盘转矩的控制，实现了钻杆螺纹的精准上扣，保护了钻杆螺纹，进而实现了钻杆连接的低误伤率。本发明改变了传统的人工连接钻杆的方式，实现了钻杆的自动转运和自动紧扣，提高了钻杆连接的效率，解决了现场工人劳动强度大、连接效率低、钻杆螺纹损伤严重的问题，极大地节约了劳动力。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：包括设置在支架上的导料槽，导料槽的后端设有能够推动位于导料槽内的待装钻杆沿导料槽移动的推料机构，导料槽的前端设有紧扣***，紧扣***包括沿导料槽长度方向设置的滑轨，滑轨上滑动连接有托板，托板连接有可使其沿滑轨运动的托板驱动装置；托板驱动装置为由丝杆驱动装置驱动的丝杆螺母副，包括平行于导轨设置且转动连接在支架上的丝杆，丝杆的一端连接有丝杆驱动装置，托板螺纹连接在丝杆上以与其形成丝杆螺母副；托板上设有其夹持中心与位于导料槽内的待装钻杆同轴的卡盘，卡盘连接有能够使其绕其夹持中心旋转的旋转驱动装置；卡盘远离导料槽的一侧设有其夹持中心与卡盘夹持中心同轴的夹持器，夹持器设置在支架上。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：还包括能够自动向导料槽内添加钻杆的自动上料机构。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：所述自动上料机构包括斜式运输梯，斜式运输梯包括设置在导料槽一侧的运输梯本体，运输梯本体的顶端具有倾斜面，且靠近导料槽的一侧低于远离导料槽的一侧以使其与导料槽的外侧面形成V型结构，V型结构仅能容纳一根钻杆；运输梯本体连接有能够使其沿竖直方向运动的举升装置，以使位于V型结构内的钻杆在重力作用下能够落入导料槽；运输梯本体远离导料槽的一侧设有钻杆箱，钻杆箱朝向运输梯本体的一侧敞开，其底部呈倾斜设置且靠近运输梯本体的一侧低于远离运输梯本体的一侧，以使其内的钻杆可在重力的作用下自动落至V型结构内。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：还包括与丝杆和丝杆驱动装置相连的扭矩限制器。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：所述旋转驱动装置为液压马达，液压马达连接有溢流阀。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：所述紧扣***还包括与卡盘连接的用于测试卡盘转速的测速装置，测速装置为盘齿测速。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿钻杆自动连接装置，其特征在于：还包括与推料机构和紧扣***相连的控制***。

8.一种煤矿钻杆自动连接方法，其特征在于，提供如权利要求1～7任一所述的煤矿钻杆自动连接装置，将待装钻杆沿其轴向运动的行程顺次分为夹持行程L1、快速行程L2和上扣行程L3，L1为待装钻杆由导料槽进入设置在托板上的卡盘内的轴向行程，L2为待装钻杆随托板开始一起运动至与前端钻杆接触的轴向行程，L3为待装钻杆随卡盘开始一起旋转至与前端钻杆完成螺纹连接的轴向行程；L1和L2为快速行程，L3为慢速行程；待装钻杆随托板进入L3阶段，当出现包括丝杆旋转的阻力增大至预设值或触发极端条件下的保护开关时，卡盘和丝杆驱动装置快速反转以使待装钻杆与前端钻杆脱开，直到托板完全退出行程L3，然后卡盘和丝杆驱动装置再次正转以实现待装钻杆与前端钻杆的螺纹连接。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿钻杆自动连接方法，其特征在于，L3阶段包括

调速：调节卡盘和丝杆驱动装置的速度，使其按丝杆转速与卡盘转速比

的速度正转，其中，P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

连接：调速完成后丝杆与卡盘按转速比k运动，直至待装钻杆的转矩达到预紧值时，待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位，卡盘和丝杆驱动装置停止转动；

复位：待装钻杆与前端钻杆螺纹连接到位后，卡盘停止转动后松开钻杆，卡盘随托板快速退到L1。

10.根据权利要求9所述的一种煤矿钻杆自动连接方法，其特征在于，调速包括以下步骤：

S1托板进入L3阶段，卡盘开始正转，测出卡盘的转角θ₁，托板以固定比值k的相应速度向前推进，其中

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

S2判断卡盘的转角θ₁和对应时间内用于驱动丝杆螺母副运动的丝杆驱动装置的转角θ₂是否满足公式：

θ₂＝kθ₁

式中：θ₁为卡盘转角，θ₂为丝杆驱动装置转角，

P₁为钻杆螺纹螺距，P₂为丝杆螺距；

若满足公式θ₂＝kθ₁，托板保持对应关系前进，直到卡盘停止转动；反之，卡盘和丝杆驱动装置快速反转，直到托板完全退出行程L3，然后顺次执行S1、S2直至待装钻杆与前端钻杆完成螺纹连接，卡盘停止转动。

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